第十五章《電功和電熱》綜合提優(yōu)
(時(shí)間:90分鐘 滿分:100分)
一、選擇題(每小題2分，共24分)
1.如圖所示為家用電飯鍋，與它有關(guān)的下列數(shù)據(jù)最符合實(shí)際的是( )
A.正常工作時(shí)的電流是0.01 A
B.正常工作時(shí)的電壓為12 V
C.正常工作時(shí)的功率為700 W
D.正常工作1小時(shí)消耗的電能約為360 J
2.如圖所示，將燈L1、L2按甲、乙兩種方式接在電壓均為U的兩個(gè)電路中. L1在甲、乙兩個(gè)電路中的電功率分別為4W和9W，設(shè)兩燈絲的電阻不變.下列說法中不正確的是( ).
A. L1、L2兩燈燈絲電阻之比為2:1
B.甲圖中燈L1、L2的功率之比為1:2
C.甲、乙兩圖中燈L1兩端的電壓之比為2:3
D.甲、乙兩圖中電路消耗的總功率之比為2: 9
3.災(zāi)后重建，小宇同學(xué)家的永久性住房已經(jīng)建好.在全家搬進(jìn)去之前，小宇同學(xué)準(zhǔn)備檢查生活用電線路是否有問題，他先斷開所有用電器和總開關(guān)，然后將火線上的保險(xiǎn)絲取下，換上一只額定電壓為220 V的燈泡，閉合總開關(guān)，發(fā)現(xiàn)燈泡正常發(fā)光.由此判斷( ).
A.線路安裝完全正確，因?yàn)闊襞菡０l(fā)光
B.線路安裝不正確，電路中有短路
C.線路安裝不正確，電路中有斷路
D.僅由此不能判斷線路是否有問題
4.現(xiàn)有“6V 3W”的燈泡L1和“6V 6W”的燈泡L2，將它們接入電路中，不考慮燈絲電阻的變化.下列關(guān)于兩只燈泡的說法正確的是( ).
A.串聯(lián)后接到12V電源的兩端，兩燈均能正常發(fā)光
B.串聯(lián)工作時(shí)，L1和L2兩端的電壓之比為1:2
C.并聯(lián)工作時(shí)，L1和L2中的電流之比為2:1
D.并聯(lián)工作時(shí)，L1和L2的功率之比為1:2
5.如圖所示電路，電阻R1=10Ω，閉合開關(guān)S，電流表A1的
示數(shù)為0.3A，電流表A2的示數(shù)為0. 5 A.下列說法中正確的是( ).
A.通過電阻R2的電流為0. 5 A
B.電阻R2的阻值為15 Ω
C.電源電壓為4. 5 V
D.電阻R1消耗的電功率為3W
6.某物理興趣小組的同學(xué)用幾個(gè)完全相同的燈泡，設(shè)計(jì)如圖甲、乙、丙三種電路，電源電壓相同且恒定不變，電路消耗的總功率大小關(guān)系是( ).
A. P甲>P乙>P丙 B. P甲<P乙<P丙
C. P甲=P乙=P丙 D. P甲=P乙>P丙
7.把標(biāo)有“6V 6W”的小燈泡L1和標(biāo)有“6V 3W”的小燈泡L2串聯(lián)后接在電源電壓為6V的電路中(不考慮燈絲電阻的變化)，下列說法正確的是( ).
A.因?yàn)橥ㄟ^它們的電流相等，所以一樣亮
B.因?yàn)闊鬖2電隊(duì)較大，實(shí)際功率較大，所以燈L2較亮
C.因?yàn)闊鬖1額定功率較大，所以燈L1較亮
D.因?yàn)闊鬖1實(shí)際功率較大，所以燈L1較亮
8.某學(xué)生想通過如圖所示的電路圖來進(jìn)行下列四個(gè)實(shí)驗(yàn)電源電壓保持不變，R 1為定值電阻，你認(rèn)為不可行的實(shí)驗(yàn)是( )
A.驗(yàn)證歐姆定律
B.驗(yàn)證焦耳定律
C.測(cè)定電阻R1消耗的功率
D.驗(yàn)證電路兩端總電壓等于
各部分電阻兩端電壓之和
9.如圖所示，在四個(gè)相同水槽中盛有質(zhì)量和溫度都相同的純水，現(xiàn)將阻值為R1、R2的電阻絲(R1 < R2 )，分別按下圖的四種方式連接放入水槽，并接入相同電源.通電相同時(shí)間后，水溫最高的是( ) .
10.電飯煲具有保溫和加熱功能，曉東同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示的模擬電路(R1>R2 )，其中保溫狀態(tài)和加熱狀態(tài)電功率都最小的是( ).
11.小明剛學(xué)完初中的電學(xué)知識(shí)，恰逢家中電燈不亮，他興沖沖地拿起試電筆測(cè)試如下圖中的a、b、c、d四點(diǎn)時(shí)，只有b點(diǎn)不發(fā)光，請(qǐng)你幫他分析可能發(fā)生的故障是( ).
A.火線與零線短路
B. a、d之間某處短路
C.b、d之間某處斷路
D.電燈的燈絲斷了
12.下列對(duì)生活用電常識(shí)的認(rèn)識(shí)中，符合要求的是( ).
A.開關(guān)接在火線或零線上都可以，所以家庭電路安裝中不需要測(cè)電筆
B.三腳插頭的用電器也可插入兩孔插座中使用
C.使用測(cè)電筆時(shí)，手不要接觸筆尾金屬體，以免觸電
D.輸電線進(jìn)用戶后應(yīng)先接電能表
二、填空題(每空1分，共12分)
13.我們家庭中的電視機(jī)正常工作的電壓為 V，它與家中其他用電器是 (續(xù)“并聯(lián)”或“串聯(lián)”)連接的.
14.如圖所示，電源電壓保持不變，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R使電壓表的示數(shù)為10 V時(shí)，變阻器R消耗的電功率為10 W;調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R使電壓表的示數(shù)為5V時(shí)，變阻器R消耗的電功率為7. 5 W.則電源電壓U是 V,定值電阻R0的阻值是 Ω.
15.某雞場(chǎng)新購(gòu)進(jìn)一臺(tái)電熱孵卵器，其電阻為110Ω不變，在額定電壓下工作時(shí)通過孵卵器的電流是2A，則該孵卵器正常工作10s所產(chǎn)生的熱量為 J.
16.家庭中測(cè)量所用電能多少的儀表是 表.當(dāng)標(biāo)有“220 V 11 W”字樣的節(jié)能燈正常工作時(shí)，兩端的電壓為 伏，通過的電流為 安.
17.手機(jī)是我們最常用的通信工具，手機(jī)使用的是可充電電池，電池上標(biāo)有“電壓”和“容量”兩個(gè)重要參數(shù).容量的單位通常為“毫安時(shí)”(符號(hào)mA ?h).小強(qiáng)同學(xué)的爸爸使用的可充電電池所標(biāo)的電壓是3. 6 V，容量是1 500 mA?h，這種電池一次充電最多可儲(chǔ)存的能量為 J.使用該手機(jī)充滿電一次能夠持續(xù)通話的實(shí)際時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)5h，則該手機(jī)在通話狀態(tài)的放電功率為 W.
18.某次雷電的電流是2 X 104A，電壓約為1X108 V，放電時(shí)間約為0. 001 s，這次雷電釋放的能量是 J，電功率約 W.
三、作圖與實(shí)驗(yàn)探究題(共34分)
19. (2分)居民樓的樓道里，夜間樓道燈一直亮著會(huì)造成浪費(fèi).科研人員用“光敏”材料制成“光控開關(guān)”，它能在天黑時(shí)自動(dòng)閉合，天亮?xí)r自動(dòng)斷開;利用“聲敏”材料制成 “聲控開關(guān)”，它能在有人走動(dòng)發(fā)出聲音時(shí)閉合，無(wú)人走動(dòng)時(shí)自動(dòng)斷開.請(qǐng)將圖中的“光控開關(guān)”、“聲控開關(guān)”、燈泡用筆畫線代替導(dǎo)線正確連入電路.設(shè)計(jì)出只有在夜間且有聲音時(shí)燈才亮的樓道燈自動(dòng)控制電路，同時(shí)安裝一個(gè)不受開關(guān)控制的三孔插座.
20. ( 6分)在測(cè)量標(biāo)有2. 5 V小燈泡額定功率的實(shí)驗(yàn)中:
(1)請(qǐng)你用筆畫線代替導(dǎo)線，將圖甲中的電路連接完整.
(2)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片到某一位置時(shí)，電壓表示數(shù)如圖乙所示，為了測(cè)量小燈泡的額定功率，應(yīng)將滑片向 (填“左”或“右”端移動(dòng).當(dāng)小燈泡正常發(fā)光時(shí)，電流表的示數(shù)是0. 28 A，則小燈泡的額定功率為 W.
(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)若發(fā)現(xiàn)燈泡發(fā)光，電流表指示正常，電壓表示數(shù)為0，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是 .
21. (5分)某小組同學(xué)探究燈泡發(fā)光時(shí)的亮度與哪些因素有關(guān).他們用九只不同規(guī)格的燈泡分別接入電路，使它們都正常發(fā)光，并用電壓表和電流表分別測(cè)得燈泡正常發(fā)光時(shí)的電壓和電流.該小組的同學(xué)仔細(xì)觀察燈泡的亮暗程度，把九只燈泡分成三組，每組的亮暗程度相同，且第一組最亮，第二組其次，第三組最暗.實(shí)驗(yàn)中記錄的有關(guān)數(shù)據(jù)分別如下表一、表二、表三所示.
表一(第一組)
(1)分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)1與4、2與5、3與6的數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象，可得到的初步結(jié)論是 .
(2)分析比較實(shí)驗(yàn)序號(hào)的數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象，可得出的初步結(jié)論是 .
(3)請(qǐng)進(jìn)一步綜合分析比較表一、表二、表三中的數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象，并歸納得出結(jié)論是(a) ; (b) .
22. (4分)我們知道，導(dǎo)體中有電流流過時(shí)，導(dǎo)體就會(huì)發(fā)熱.如圖是“探究影響通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置，觀察圖中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，回答下列問題.
(1)圖(a)探究的是 .
(2)圖(b)探究的是 .
(3)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量是通過 反映出來的.
(4)通過實(shí)驗(yàn)探究得到的結(jié)論是 .
23. ( 6分)一般家庭使用的電路中有多個(gè)用電器:
(1)圖甲是一把電水壺.請(qǐng)你按照安全用電的原則將電水壺的三根線對(duì)應(yīng)連接到插頭上的三根線.
(2)圖乙是衛(wèi)生間安裝的照明燈和換氣扇的電路一部分.使用時(shí)，要求它們能各自獨(dú)立工作.請(qǐng)你按上述要求在虛線框內(nèi)畫出其電路圖(換氣扇用符 表示).
24. (7分)小鷺利用電流表和電阻箱測(cè)量小燈泡的功率，設(shè)計(jì)并連接了如圖甲所示的部分實(shí)驗(yàn)
電路.
(1)請(qǐng)你添加導(dǎo)線，將圖甲所示的實(shí)物圖補(bǔ)充完整，并使滑動(dòng)變阻器的滑片P右移時(shí)接入電路的阻值變大.
(2)閉合開關(guān)S1，將開關(guān)S2扳向 (填“1”或“2”)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使電流表的示數(shù)為I1，如圖所示，V = A
(3)將開關(guān)S2扳向另一端，保持 的阻值不變，調(diào)節(jié) 的阻值R，使電流表的示數(shù)仍為I1.
(4)若此時(shí)R=7. 0Ω，小燈泡的實(shí)際功率P1 = W.
(5)若小燈泡的額定電流為I0 =2 I1，以下關(guān)于額定功率P0與實(shí)際功率P1的數(shù)值關(guān)系，你認(rèn)為最有可能的是( ).
A. P0=2P1 B. P0=3P1 C. P0=4P1 D. P0=5P1
四、應(yīng)用創(chuàng)新題(每小題6分，共30分)
25.半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間，其電阻受溫度影響較大.如圖甲是某種半導(dǎo)體材料的電阻隨溫度變化的關(guān)系圖像.根據(jù)這種半導(dǎo)體材料電阻的特性，小明和他的同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)電路，如圖乙所示，可以測(cè)定某一空間的溫度，使用的器材如下:半導(dǎo)體電阻、電源、電流表(0~0.6 A)、開關(guān)、定值電阻R0(10Ω)、導(dǎo)線若干.
(1)定值電阻R0的作用是什么?
(2)當(dāng)環(huán)境溫度為20℃時(shí)，電流表的讀數(shù)為0.2A，求電源的電壓.
(3)電流表的讀數(shù)為0.4A時(shí)，求當(dāng)時(shí)環(huán)境溫度和半導(dǎo)體電阻的電功率分別是多少.
26.物理科代表和班長(zhǎng)就放學(xué)后是否關(guān)教室里的飲水機(jī)的問題發(fā)生爭(zhēng)執(zhí)，班長(zhǎng)認(rèn)為不應(yīng)關(guān)機(jī)，因?yàn)榈诙熘匦麻_機(jī)給冷水加熱既費(fèi)時(shí)又會(huì)消耗更多的電能;物理科代表認(rèn)為應(yīng)該關(guān)機(jī)，理由是飲水機(jī)在放學(xué)后從17:00到第二天08:00共15h期間會(huì)間歇性加熱，白白消耗電能，反復(fù)加熱的水也不利于身體健康.
次日早晨，他倆先觀察到如圖所示的飲水機(jī)有加熱和保溫兩個(gè)擋位，銘牌數(shù)據(jù)如下表.然后啟動(dòng)飲水機(jī)，將熱水箱中的30℃的冷水加熱到90℃，用時(shí)10 min.他倆繼續(xù)觀察，發(fā)現(xiàn)保溫28 min后加熱器會(huì)重新加熱，2 min后又回到保溫狀態(tài).(飲水機(jī)始終在額定電壓下工作)
(1)熱水箱中30℃的冷水加熱到90℃所吸收的熱量是多少?[ c水=4. 2 X 103J/(kg?℃)]
(2)將熱水箱中30 ℃的冷水加熱到90℃消耗的電能是多少?
(3)通過計(jì)算比較誰(shuí)的做法更節(jié)能.(假設(shè)放學(xué)時(shí)飲水機(jī)剛好處于保溫狀態(tài)，工作過程中間歇加熱的規(guī)律不變)
27.寒冷的冬天，孝順的小茜用自己平時(shí)積攢的零花錢給住在偏遠(yuǎn)農(nóng)村的奶奶買了一個(gè)“暖手寶”，銘牌如表中所示，請(qǐng)回答下列問題:
(1)該“暖手寶”正常工作時(shí)的電流和電阻各是多少?
(2)該“暖手寶”正常工作工作5分鐘產(chǎn)生的熱是多少?
(3)在奶奶家，到晚上用電高峰小茜再次給“暖手寶”加熱時(shí)，發(fā)現(xiàn)加熱時(shí)間明顯比白天長(zhǎng).聰明的小茜知道這是因?yàn)殡妷航档土说木壒�，于是專門進(jìn)行了一番測(cè)量:她關(guān)掉其他用電器，單獨(dú)給這個(gè)“暖手寶”通電6分鐘，觀察到家里的電能表(如圖所示)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了44轉(zhuǎn).請(qǐng)你幫小茜計(jì)算出這時(shí)她奶奶家實(shí)際電壓是多少?(不考慮溫度時(shí)電阻的影響)
28.一天，小明注意到家中的燈泡比平常亮，猜測(cè)可能是電壓超過了220 V，為了證實(shí)他的猜
測(cè)，他做了如下實(shí)驗(yàn):關(guān)閉家中其他用電器，只開一盞“220 V 100 W”的電燈，觀察到
家中標(biāo)有“3 000 r/(kW?h)”字樣的電能表在20 min內(nèi)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)了121 r.(不計(jì)溫度時(shí)燈絲
電阻的影響)
(1)在20 min時(shí)間內(nèi)這盞燈消耗的電能是多少?
(2)小明家此時(shí)的實(shí)際電壓是多少?
(3)為使這盞燈能正常發(fā)光，應(yīng)串聯(lián)一個(gè)多大的電阻?
29.如圖甲所示電路，電源電壓恒為1. 5 V，閉合開關(guān)后，把滑動(dòng)變阻器R2的滑片P從最右
端向左移動(dòng).由于滑動(dòng)變阻器某處發(fā)生斷路，滑片P向左移動(dòng)一段距離后，電流表才有讀
數(shù)，此時(shí)電壓表的示數(shù)為1. 35 V.且電流表讀數(shù)I與滑片P移動(dòng)的距離x的關(guān)系如圖乙所
示.求:
(1)當(dāng)電流表開始有讀數(shù)時(shí)，滑片P移動(dòng)的距離x的值和R2接入電路的阻值;
(2)R1的阻值;
(3)當(dāng)滑片P移到x等于10 cm處時(shí)，R2消耗的電功率.
參考答案
1. C 2. B 3. B 4. D 5. B 6. B 7. B 8. B 9. D 10. C 11. C 12. D
13. 220 并聯(lián)
14. 20 10
15. 4 400
16.電能 220 0.05
17. 19 440 1.08
18. 2X109 2X1012
19.如圖所示
20. (1)如圖所示 (2)右 0. 7 (3)電壓表斷路
21.(1)燈泡兩端的電壓相同時(shí)，通過燈泡的電流越大，燈泡越亮
(2)2與4、3與5、6與9通過燈泡的電流相同時(shí)，燈泡兩端的電壓越大，燈越亮
(3)(a)分析比較表一或表二或表三中的數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象，得出燈泡兩端的電壓和通過燈泡電流的乘積相同時(shí)，燈泡的亮暗程度相同.
(b)分析比較表一和表二、表三中的數(shù)據(jù)及觀察到的現(xiàn)象，得出燈泡兩端的電壓和通過燈泡電流的乘積不同時(shí)，燈泡的亮暗程度不同，且燈泡兩端的電壓和通過燈泡電流的乘積越大時(shí)，燈泡的亮度越亮.
22. (1)通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電阻大小的關(guān)系
(2)通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流大小的關(guān)系
(3)煤油升高的溫度
(4)通電導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量與電流、電阻、通電時(shí)間有關(guān)
23. (1)如圖所示
(2)如圖所示
24. (1)如圖所示 (2)1 0.2 (3)滑動(dòng)變阻器 電阻箱 (4)0. 28 (5)D
25.(1)保護(hù)電路.
(2)由電路圖R和R0串聯(lián)，當(dāng)t=20℃時(shí)，半導(dǎo)體電阻R=50 Ω.
U =IR+IR0
=0. 2 A x 50 Ω+0. 2 A X 10Ω
=12 V.
(3)U0= IR0=0. 4 AX 10Ω=4 V.
從圖像知環(huán)境溫度是40℃.
P=I2R=(0. 4 A) 2 X20Ω=3. 2 W.
26.(1)將1噸的水從30℃加熱到90℃吸收的熱量為:
Q=cmΔt=4. 2 x 103 J/(kg?℃)x 1 kg x(90℃-30℃)=2.52X105 J.
(2)將1kg的水從30℃加熱到90℃消耗的電能為:
W=P1 t1 =500 W X 10 X 60 s=3 X 105 J.
(3)該飲水器間歇式工作時(shí)每30 min內(nèi)有28 min保溫、2 min加熱，則在15 h內(nèi)消耗的電能為:W'=W1+W2=P1t1'+ P2t2=500WX2X30X60 s+50 WX28X30X60 s=1. 8 X 106 J + 2. 52 X 106 J = 4. 32 X106 J,W'>W，所以物理科代表的做法更節(jié)能.
27.本題考查電功率與電熱的綜合計(jì)算.
(1)暖手寶正常工作時(shí)的電流: ，
暖手寶正常工作時(shí)的電阻: ；
(2)正常工作5分鐘產(chǎn)生的熱量:
Q=W=Pt=440 WX300 s=1. 32X105 J,
(3)暖手寶6分鐘消耗的電能是:W= X3.6X106J=3.96X104J，
則暖手寶工作時(shí)的實(shí)際功率: ；
由 得，當(dāng)時(shí)的實(shí)際電壓: .
28. (1)0.04kW?h (2)242 V (3)48. 4Ω
29. (1)由電路圖可知，兩電阻串聯(lián)，電流表測(cè)電路中的電流，電壓表測(cè)滑動(dòng)變阻器兩端的電壓;由圖乙，當(dāng)電流表開始有讀數(shù)即I=0.15A時(shí)，滑片P移動(dòng)的距離x=5 cm;
R2接入電路的阻值:
(2)R1兩端的電壓:U1=U-U2=1. 5 V-1.35 V=0. 15 A,
(3)由乙圖可知，當(dāng)滑片P移到x為10 cm處時(shí)，電路中的電流:I'=0. 3 A.
R1兩端的電壓:U1'= I'R1 =0. 3 AX 1 Ω=0. 3 V,R2兩端的電壓:
U2'=U-U1'=1. 5 V-0. 3 V=1.2 V.
R2消耗的電功率:P2= U2' I ' =1. 2 V X0. 3 A=0. 36 W.
本文來自：逍遙右腦記憶 http://m.yy-art.cn/chusan/1218564.html
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